铝用泡沫陶瓷过滤板改性研究.pdf

第25卷第 1期 湖南有色金属 2009年 2月 HUNAN N0NFERR0USMETALS 41 铝用泡沫陶瓷过滤板改性研究 刘生长 ，苏 鹏1’2，冀树军 2，郭学益 (1．中南大学，湖南 长沙 410083；2．包头铝业(集团)有限责任公司，内蒙古 包头 014046) 摘 要：以氧化铝为主要原料，按照优化设计的成分配方添加辅助配料 ，采用有机泡沫前驱体浸渍 法，研制了用于铝液过滤净化用的高性能泡沫陶瓷过滤板。性能表征的结果表明：添加了改性剂的 泡沫体的通孑L率在90％以上 ，抗压强度最高可达2MPa；考虑到材料的形状稳定性因素，在基本组 分中添加 8％左右的膨润土可使泡沫陶瓷过滤器的改性效果达到最佳。扫描电镜对材料的微观形 貌进行的表征结果表明：泡沫陶瓷基体材料结晶度越高，材料常温强度越高。 关键词 ：铝液过滤 ；泡沫陶瓷过滤板 ；改性剂 ；结晶度 中图分类号 ：TG146．4 文献标识码 ：A 文章编号：1003—5540(2009)01—0041—04 随着科学技术的发展，工业生产对铝及其合金 近二十年来，经过国内诸多铸造工作者和科研 材料的纯度及品质要求也越来越高，而传统的精炼 者的努力，泡沫陶瓷过滤器及其在液态铸造合金过 除气工艺，不能去除熔体铝中细小和悬浮状的非金 滤领域的应用已得到了长足的发展。但仍存在产品 属夹杂物。因此，人们研究了许多净化方法，按其机 强度低、抗热腐蚀性能差等特点。文章通过对陶瓷 理和形式的不同，可分为吸附净化、物理净化和过滤 原料配方进行优化设计，制备出了高强度、高通孔率 净化l1J。过滤净化是使金属液流经某种介质，此种 的氧化铝基质的泡沫陶瓷过滤器。 介质按某种机理，捕捉夹杂物，从而净化 了金属 。 1 原料及制备 1978年美国研制出的新型过滤器——泡沫陶瓷过滤 片，为铸铝件的生产提供了一种高效率的过滤器，被 实验所用陶瓷原料均为工业用料，其粒度情况 广泛用于半连续铸锭和成型铸件生产上_2J。 列于表 1。 泡沫陶瓷过滤器 (CFF，即CeramicFoamedFil— 表 1 陶瓷原料及其粒度 ,ttm ter)的制备是采用聚氨酯泡沫为载体，将它浸入到由 原料 氧化铝 高龄土 硅微粉 钾长石 氧化铈 滑石 膨润土 陶瓷粉末、粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料 中位径 2．44 2．99 12．03 14．81 6．43 10．78 4．61 中，然后挤掉多余涂料，使陶瓷涂料均匀涂敷于载体 实验中，以氧化铝、高岭土、硅微粉、钾长石为基 骨架成为坯体，再把 坯体烘 干并 经高温焙 烧而 本配料 ，氧化铈、滑石、膨润土则作为改性剂加入 ，采 成l 。泡沫陶瓷过滤器分为粘结型和烧结型：前 用磷酸铝凝胶作为粘结剂。试验配方设计列于表 2。 者依靠粘结剂将陶瓷微细颗粒粘结在一起；后者是 成型泡沫载体是泡沫陶瓷制备过程中比较关键 依靠在高温下保温，使较纯的陶瓷微细颗粒烧结熔 的材料，试验 采用聚氨脂 泡沫塑料 作为成 型载 合起来。泡沫陶瓷过滤器所具有的独特的三维连通 体_l1。该载体网眼均匀、弹性较好 ，使用时，在涂挂 曲孔网状骨架结构，使其具有高达80％一90％的开 料浆之后，仍能恢复原状 ，将泡沫体切割成 tIz40× 口气孔率，并通过三种过滤净化机制，即机械拦截、 20mm的圆柱体以进行抗压强度实验。 整流浮渣和深层吸附，可高效地滤除金属